Atsakymus turim, o dabar pabandysiu savais žodžiais nuosekliai apibūdinti viso kriogeninio šaldymo metodo esmę, kad galėtumėte įvertinti, kiek tikslūs ir išsamūs buvo atsakymai.
Kad būtų aiškiau kam reikalingas šaldymas ir kas tuo metu vyksta, pradėkim nuo grūdinimo, nes tai tiesiogiai susiję su šaldymu.
Grūdinimo procedūra susideda iš ruošinio kaitinimo etapo ir vėsinimo etapo. Kaitinimo metu plieno struktūra kinta taip, kad jis tampa sąlyginai minkštas ir plastiškas. Tokia struktūra vadinama austenitine. Skirtingos sudėties plienams austenitinio virsmo temperatūra yra skirtinga ir žinant plieno rūšį, ją visada galima sužinoti pas plieno gamintoją ar plieno techninių duomenų lape.
Kai grūdinimo temperatūra pasiekta ir pliene susidarė austenitas, ruošinys greitai vėsinamas, nes tik greito vėsinimo metu plieno struktūra kinta taip, kad minkštas austenitas virsta kietu martensitu, t.y. plienas kietėja. Vėsinant lėtai plienas keisis kitaip ir liks minkštas.
Į kokią terpę ir kokiu greičiu vėsinti, taip pat priklauso nuo plieno sudėties ir dar priklauso nuo to, kokių plieno savybių reikia. Visą tai plieno gamintojai taip pat nurodo plieno techniniame lape, todėl grūdinant svarbu tiksliai žinoti plieno rūšį, kad būtų galima parinkti tinkamą vėsinimo terpę ir laiką.
Greitai vėsinant plieną, jo struktūra kinta greitai tačiau nespėja pilnai pasikeisti. Todėl po grūdinimo ruošinyje bus ir labai kietų martensito fazių, ir nespėjusio sukietėti austenito. Rezultate struktūroje atsiranda vidinė įtampa, o pats plienas būna trapus. Jeigu daugiau nieko nedaryti, austenitas stabilizuosis ir vidinės įtampos dar labiau padidės, dėl ko plienas gali savaime sutrūkinėti.
Šiai padėčiai ištaisyti, atliekama kita procedūra - atleidimas. T.y. kol struktūra dar netapo stabili (t.y. kelių ar max keliolikos valandų laikotarpiu) plienas vėl pakaitinamas iki tam tikros temperatūros (~150-650*C), kad jo struktūra galėtų lengviau keistis. Atleidimas žemėsnėje temperatūroje (150-250*C) vadinamas "žemu atleidimu", aukštoje (450-650*C) temperatūroje - "aukštu atelidimu", na o per vidurį (300-500*C) - "vidutiniu atleidimu".
Žemo ir vidutinio atleidimo metu išsilygina vidinės įtampos, stabilizuojasi struktūra, tačiau įkaitimo temperatūra būna per žema, kad likęs minkštas austenitas galėtų virsti kietu martensitu. Po tokio atleidimo kietumas sumažėja tuo daugiau, kuo aukštesnė atleidimo temperatūra ir ilgesnis atleidimo laikas.
Aukšto alteidimo metu (>450*C) dalis likutinio austenito jau virsta martensitu, struktūra išsilygina, o be to papildomai formuojasi karbidai, kurių dėka plienas įgyja didesnį atsparumą dilimui ir papildomą kietumą. Todėl aukštas atleidimas dar vadinamas "plieno gerinimu".
Kartojant aukštą atleidima kelis kartus, kas kartą dalis likutinio austenito transformuojasi į martensitą, tačiau kartu vyksta ir karbidų formavimasis bei kiti pakeitimai, kurie po trečio ar ketvirto aukšto atleidimo pradeda bloginti plieno savybes. O minkšto austenito vis dar lieka.
Štai čia ir praverčia kriogeninis šaldymas, nes kuo daugiau pliene po grūdinimo yra liekamojo austenito, tuo veiksmingesnis būna šaldymas. O daug austenito lieka anglinguose ir stipriai legiruotuose plienuose (pagrinde tai yra įrankiniai plienai) dėl to, kad visa anglis ir ligatūra nespėja keisti struktūrą vėsinimo metu, todėl virsmo procesas gali būti pratęstas minusinio šaldymo metu.
Šaldymo temperatūra priklauso tiek nuo plieno sudėties, tiek nuo grūdinimo tempertaūros. Kuo aukštesnė buvo grūdinimo temperatūra, tuo žemesnė turi būti šaldymo temperatūra.
Priklausomai nuo reikalingos šaldymo temperatūros parenkama ir šaldymo terpė. Buitinis šaldytuvas su freonu tam reikalui netinka, nes freono virimo temperatūra yra nepilni -30*C (t.y. iki tiek jis gali atšaldyti), o net mažai legiruotiems anglingiems žemiausiose temperatūrose grūdintiems plienams to maža. Įprastai šaldymo temperatūrų intervalas būna nuo -40 iki -150*C. Šaldymas dar žemesnėje temperatūroje nebūtinas, tačiau ir nekenkia, todėl giliam šaldymui dažnai naudojamas skystas azotas, deguonis ar jų mišinys, kurių virimo temperatūra yra žemiau -150*C. Jeigu reikia šaldyti negiliai, t.y. iki -75*C, naudojamas "sausas ledas" (sukietinta angliarūgštė) ar jo mišiniai su etilo alkoholiu, acetonu, chloroformu etc.
Šaldymas kaip taisyklė vykdomas prieš atleidimą, nes šaltyje nepanaikinamos vidinės įtampos ir dėl staigių temperatūros pokyčių (temperatūrinio šoko) netgi atsiranda papildomos, dėl ko plienas gali sutrūkinėti (tai pagrindinis šaldymo trūkumas). O darant po šaldymo atleidimą - įtampos panaikinamos. Ir kadangi šaldymo metu dalis austenito jau transformavosi į martensitą, galima daryti mažesnį atleidimo ciklų kiekį, tuo pačiu išsaugant ir pagerintą plieno struktūrą.
Kai kurių rūšių plienams šaldymas gali būti atliekamas ir po atleidimo ar net pagaminto įrankio eksploatavimo metu. Bet tai jau išimtys iš taisyklės, nes įprastinė yra tokia schema: grūdinimas-šaldymas-atleidimas.
Iš šaldymo, kaip metodo trūkumų dar galima paminėti tai, kad šaldyti neverta kai kurių plienų, jeigu jų atleidimo temperatūra viršija 550*C, nes tokioje temperatūroje prasideda plieno virsmai, kurie panaikina teigiamus šaldymo pokyčius. Kitas trūkumas, kad norint pakartoti šaldymo ciklą - pakartotinai šaldyti teks gerokai žemiau tos temperatūros, kurioje buvo šaldoma pirmą kartą (gilaus šaldymo atveju tai dažnai neįmanoma techniškai).
Tiek trumpai būtų apie kriogeninį šaldymą. Tikiuosi viską išdėsčiau suprantamai net ir nenusimanantiems apie terminį apdorojimą.
Taigi, kaip manot, kuris kolega - Katinas ar GAdas labiau nusipelnė "pereinamojo prizo"?
